無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述目錄什么是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模組低速無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范IEEE802.15.4技術(shù)什么是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模組模組模組低速無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范低速無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范IEEE802.15.4技術(shù)

IEEE是電氣和電子工程師協(xié)會，一個(gè)專業(yè)組織，工作包括制定通信和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。802.15是協(xié)議號。IEEE802.15.4技術(shù)

IEEE802.15.4技術(shù)

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ZigBee通信技術(shù)目錄ZigBee通信技術(shù)概述ZigBee協(xié)議棧ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee中的基本概念ZigBee與CC2530芯片的關(guān)系ZigBee通信技術(shù)概述

ZigBee（紫蜂）技術(shù)是一種新興的近距離、低速率、低成本、低功耗的無線通信技術(shù)，使用世界通用免申請的2.4GHz頻段。它具有很強(qiáng)的自組織能力和很高的安全性，非常適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。1.ZigBee定義ZigBee通信技術(shù)概述

868MHz頻段：定義了1個(gè)信道，擁有20Kbps的傳輸速率。915MHz頻段：定義了10個(gè)信道，信道中心間隔為2MHz，擁有40Kbps的傳輸速率。2.4GHz頻段：定義了16個(gè)信道，信道中心間隔為5MHz，擁有250Kbps的傳輸速率。ZigBee通信技術(shù)概述

ZigBee

技術(shù)是以IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，發(fā)展出的無線通訊技術(shù)。是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。2.ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)ZigBee通信技術(shù)概述

1、低功耗：這是ZigBee

一個(gè)顯著特點(diǎn)。由于工作周期較短、收發(fā)信息功耗較低且采用了休眠模式，可以確保兩節(jié)五號電池支持長達(dá)六個(gè)月到兩年左右的使用時(shí)間。2、低成本：協(xié)議簡單且所需的存儲空間小，這極大降低了ZigBee的成本，每塊芯片價(jià)格僅2-5美元，而且ZigBee

協(xié)議是免專利費(fèi)。3、時(shí)延短：通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。設(shè)備搜索時(shí)延為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。ZigBee通信技術(shù)概述

4、數(shù)據(jù)傳輸速率低：10kbps到250kbps，專注于低傳輸應(yīng)用5、數(shù)據(jù)傳輸可靠性高：采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。6、網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254個(gè)設(shè)備相連接，一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納最多65535個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最低100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)有星狀、樹狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在有節(jié)點(diǎn)加入和撤出時(shí)，網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)修復(fù)功能。ZigBee通信技術(shù)概述

ZigBee協(xié)議棧ZigBee堆棧是在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上建立的，從下往上依次是物理層，MAC層，網(wǎng)絡(luò)/安全層，應(yīng)用支持子層，應(yīng)用層。物理層MAC層網(wǎng)絡(luò)層安全層應(yīng)用層應(yīng)用支持子層ZigBee聯(lián)盟IEEE802.15.4用戶硬件實(shí)現(xiàn)ZigBee平臺通信棧應(yīng)用層ZigBee協(xié)議棧

ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee節(jié)點(diǎn)的部署根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)安設(shè)。常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有線性結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)兩種。線性網(wǎng)絡(luò)是最簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所有的節(jié)點(diǎn)布置在一條直線上或接近一條直線上。應(yīng)用：氣調(diào)冷藏庫，管道監(jiān)測（天然氣，水管、石油等）案例：景區(qū)森林火災(zāi)防護(hù)系統(tǒng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)常見的有星型網(wǎng)絡(luò)、樹型網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。典型應(yīng)用：智能交通監(jiān)測系統(tǒng)（網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）、小區(qū)智能三表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)（網(wǎng)狀、樹狀結(jié)構(gòu)）、農(nóng)田溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)（樹型）、家庭燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)（星型網(wǎng)絡(luò)）。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型網(wǎng)絡(luò)：星型網(wǎng)絡(luò)是點(diǎn)對多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)多用于低成本的游戲或娛樂中心控制。它們的實(shí)現(xiàn)方式最簡單，而且設(shè)置和控制所需的代碼也最少，但一般來說節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和覆蓋范圍有限。樹型網(wǎng)絡(luò)：樹型網(wǎng)絡(luò)多用于諸如存取或工業(yè)控制感測之類應(yīng)用。因?yàn)樗鼈兡苋菁{較多的節(jié)點(diǎn)，所以可以覆蓋比點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)更大的范圍。然而，其缺點(diǎn)是可能因延遲效應(yīng)而造成嚴(yán)重的節(jié)點(diǎn)故障并令系統(tǒng)停頓。樹形網(wǎng)絡(luò)一般需要比多點(diǎn)系統(tǒng)更多的節(jié)點(diǎn)。例如：在一個(gè)農(nóng)作物監(jiān)視或類似的農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，樹形結(jié)構(gòu)可以將多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)匯聚成一個(gè)長距離的zigbee廣域網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)中，低數(shù)據(jù)率的通信沿著樹進(jìn)行傳輸，只有需要發(fā)送和接收子網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)時(shí)才會喚醒電池供電的路由器。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是最高層次的ZigBee配置，而且需要最多的網(wǎng)絡(luò)級代碼。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)具有重要節(jié)點(diǎn)故障的“自愈”能力，這使它們成為大型建筑的控制系統(tǒng)或廣域感測的理想選擇。這類網(wǎng)絡(luò)是至今為止最難以設(shè)計(jì)和推行的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。

例如：如果數(shù)據(jù)可靠性是關(guān)鍵需求，則選擇網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，通過把zigbee發(fā)射器和接收器放的更近，從而保證信號質(zhì)量。網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的冗余通道會確保提供替代的數(shù)據(jù)通道從而避免單節(jié)點(diǎn)故障。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的基本概念1、ZigBee的PANID(網(wǎng)絡(luò)號)

ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器是通過選擇網(wǎng)絡(luò)工作信道及個(gè)域網(wǎng)識別標(biāo)志(PANID或網(wǎng)絡(luò)號)來啟動(dòng)一個(gè)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。PANID是一個(gè)16位標(biāo)設(shè)，范圍從0x0000-0xffff。2、ZigBee設(shè)備的地址

在ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)有2個(gè)地址，一個(gè)是64位的物理(也稱IEEE或擴(kuò)展)地址，物理地址是在產(chǎn)品出廠時(shí)初始化的，在全球范圍內(nèi)是唯一標(biāo)識地址。一個(gè)是16位的網(wǎng)絡(luò)地址（也稱短地址）。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的基本概念ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的基本概念3、ZigBee

網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備類型

ZigBee

協(xié)調(diào)器是啟動(dòng)和配置網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)備。協(xié)調(diào)器可以保持間接尋址用的綁定表格，支持關(guān)聯(lián)，同時(shí)還能設(shè)計(jì)信任中心和執(zhí)行其它活動(dòng)。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)正常工作以及保持同網(wǎng)絡(luò)其它設(shè)備的通信。一個(gè)ZigBee

網(wǎng)絡(luò)只允許有一個(gè)ZigBee

協(xié)調(diào)器。

ZigBee路由器是一種支持關(guān)聯(lián)設(shè)備，能夠?qū)⑾⑥D(zhuǎn)發(fā)到其他設(shè)備。ZigBee網(wǎng)格或樹形網(wǎng)絡(luò)可以有多個(gè)ZigBee路由器。ZigBee星型網(wǎng)絡(luò)不支持ZigBee路由器。

ZigBee

終端設(shè)備可以執(zhí)行它的相關(guān)功能，并使用ZigBee

網(wǎng)絡(luò)到達(dá)其它需要與其通信的設(shè)備，它的存儲器容量要求最少，其可以實(shí)驗(yàn)ZigBee

低功耗設(shè)計(jì)。ZigBee與CC2530芯片的關(guān)系ZigBee的作用是構(gòu)建無線局域網(wǎng)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是無線局域網(wǎng)的一個(gè)具體應(yīng)用。ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)在軟件上需要ZigBee協(xié)議棧，且在硬件上需要支持ZigBee底層協(xié)議的某種芯片，這樣各硬件設(shè)備之間才可以通過ZigBee協(xié)議進(jìn)行通信。基于此，美國德州儀器（TI）公司開發(fā)了Z-Stack協(xié)議棧，還研發(fā)了一系列支持ZigBee底層協(xié)議的芯片（如CC2430、CC2431、CC2530、CC2531、CC2538等），它們都是與Z-Stack協(xié)議棧配合使用的ZigBee芯片。ZigBee與CC2530芯片的關(guān)系開發(fā)平臺IAR版本為IAREmbeddedWorkbenchfor805